|
Космический мусор представляет все большую угрозу
|
|
|
|
Высоко на орбите Земли миллионы объектов, больших и малых, созданных человеком, летают со скоростью более 15 000 миль в час. Объекты, которые варьируются от бездействующих спутников до фрагментов оборудования, образующихся в результате взрывов или столкновений ранее запущенных ракет, представляют собой космический мусор, в просторечии называемый космическим мусором. Иногда объекты сталкиваются друг с другом, разбиваясь на еще более мелкие куски.
|
|
|
|
Независимо от размера, все эти обломки создают проблему. Летая на высоких скоростях, вызванных предыдущими запусками или взрывами, они создают опасность для действующих спутников и космических аппаратов, которые жизненно важны для эффективности современных технологий, таких как GPS, цифровая связь и прогнозирование погоды. На орбитальных скоростях даже крошечные фрагменты могут нанести значительный ущерб эксплуатационному оборудованию, ставя под угрозу будущие космические полеты и людей, которые будут в них участвовать.
|
|
|
|
"Даже если крошечный, пятимиллиметровый объект ударит по солнечной панели или солнечному массиву спутника, это может привести к его поломке", - говорит доцент Хао Чен, чьи исследования связаны с проектированием космических систем. "У нас на орбите находится более 100 миллионов объектов размером менее одного сантиметра. Поэтому, если вы хотите избежать столкновения, вам придется маневрировать космическим кораблем, что требует больших затрат топлива. Кроме того, на Международной космической станции есть люди, которым иногда приходится выходить за пределы космического корабля, где космический мусор может попасть и в них. Это действительно опасно."
|
|
|
|
|
|
|
Очистка космического мусора является технологически сложной и дорогостоящей задачей. Кроме того, в настоящее время у стран или частных компаний нет стимулов для этого. Без обязательных международных норм или обязательного соблюдения принципа "загрязнитель платит" с последствиями за несоблюдение, обстоятельства привели к "космической бесплатности для всех".
|
|
|
|
Итак, в своем последнем исследовании, озаглавленном "Анализ космической логистики и разработка стимулов для коммерциализации работ по удалению орбитального мусора" и опубликованном в журнале "Космические аппараты и ракеты", Чен и его коллеги исследовали способы создания коммерческих возможностей для космических операторов и специалистов по удалению мусора для уборки опасного мусора.
|
|
|
|
"Мы хотели посмотреть, есть ли какой-либо потенциал для привлечения коммерческих игроков, заинтересованных в уборке мусора", - говорит Чен.
|
|
|
|
В исследовании были проанализированы три возможных сценария очистки от мусора: контролируемое возвращение на Землю, неконтролируемое возвращение на Землю и утилизация в космосе. Для всех трех методов потребуется спутник по удалению космического мусора — аппарат, предназначенный для сбора и удаления космического мусора с орбиты.
|
|
|
|
В случае неконтролируемого входа в атмосферу космический аппарат службы восстановления захватит обломки с орбиты, по которой он летит, и опустит их примерно на 350 километров от Земли. Обломки продолжат вращаться вокруг нашей планеты, пока не войдут в атмосферу и либо не сгорят, либо не упадут где-нибудь.
|
|
|
|
"Он либо сгорит, либо упадет где-нибудь на Земле, но мы не знаем, где именно, потому что это зависит от атмосферного сопротивления", - объясняет Чен. Этот метод неконтролируемого возвращения является самым дешевым, поскольку транспортному средству для восстановления не нужно лететь на большие расстояния.
|
|
|
|
В сценарии контролируемого возвращения на Землю аварийно-восстановительный аппарат доставит обломки гораздо ближе к Земле, примерно на 50 километров.
|
|
|
|
"Управляемый вход в атмосферу обходится дороже, потому что обслуживающему персоналу необходимо опустить обломки ближе к Земле, а затем снова взлететь, чтобы забрать следующий обломок", - говорит Чен. "Это потребляет больше энергии и топлива, чем неконтролируемый вход в атмосферу".
|
|
|
|
В сценарии утилизации мусор будет транспортироваться с его первоначальной орбиты в центр утилизации в космосе. Транспортировка потребовала бы топлива, что увеличило бы стоимость, но также можно было бы сэкономить много энергии, повторно используя алюминий, металл, обычно используемый в космических аппаратах, на орбите, вместо того чтобы доставлять его с Земли.
|
|
|
|
"Чтобы запустить что-либо с Земли в космос, требуется около 1500 долларов за килограмм", - объясняет Чен. "Так что, если вам не нужно запускать с Земли, это выгодно".
|
|
|
|
Затем Чен и его коллеги проанализировали способы стимулирования компаний к удалению космического мусора. Они использовали теорию игр и теорию переговоров Нэша, разработанную математиком Джоном Нэшем, чтобы найти наиболее выгодную сделку для двух вовлеченных сторон — в данном случае космических операторов, компаний, которые владеют спутниками и управляют ими, и специалистов по удалению космического мусора, организаций, которые удаляют космический мусор.
|
|
|
|
"Специалисты по устранению обломков платят за миссии, технологии и саму работу. Без какого—либо финансового стимулирования они на самом деле ничего от этого не выигрывают - они несут все расходы, в то время как другие пожинают плоды", - говорит Чен.
|
|
|
|
Между тем, космические операторы могут многое выиграть от удаления мусора. Их спутники могут работать более безопасно и эффективно, поэтому они экономят деньги на топливе и эксплуатации, поскольку им не нужно совершать дополнительные маневры, чтобы избежать столкновений.
|
|
|
|
"Однако на самом деле они сами ничего не делают для удаления мусора — они просто наслаждаются более чистой и безопасной окружающей средой", - отмечает Чен.
|
|
|
|
Чтобы решить эту проблему, команда Чена предлагает ввести плату, которую должны были бы платить космические операторы.
|
|
|
|
"Нам понадобится какое-нибудь агентство, чтобы создать стимул для тех, кто занимается восстановлением мусора", - говорит Чен. "Деньги должны поступать от людей, которые пользуются всеми этими преимуществами. Наш анализ показывает, что ликвидация орбитального мусора может принести прибыль, и эта прибыль может быть оптимальным образом распределена между космическими операторами и специалистами по ликвидации космического мусора".
|
|
|
|
Без такого решения опасность космического мусора, создаваемая текущими и будущими объектами, оставшимися на орбите, будет только расти, отмечает Чен: "Это то, что необходимо, чтобы приблизить нас к созданию более безопасной, устойчивой и по-прежнему прибыльной космической отрасли".
|
|
|
|
Источник
|
